1)喷射速度要求，增压栗(8)启动保证水射流喷嘴(1)喷射速度适宜。工作过程中如若过滤网￠)出现堵塞情况，贯通的承压贮矿箱(5)内压强会逐渐下降直到压力阀门(7)启动，海水通过管道流入保证水射流喷嘴(1)正常工作的同时，位于过滤网￠)内的矿物颗粒游不会从承压贮矿箱(5)内溢出。本发明的险情预防和处理措施充分，工作流程可控，运行可靠。
[0030]图2为本发明一种海底集矿车的集矿方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种海底集矿车的集矿方法包括如下步骤:
[0031]步骤201，将水射流喷嘴(1)呈一定纵向和横向的倾斜角度沿吸矿罩(2)底部紧密圆周对称布置若干组，以期喷射出最利于矿物提升的螺旋流，采用连续射流或脉冲射流的方式将海床上的锰结核或富钴结壳颗粒吹起一定高度，同时，由水射流喷嘴(1)群喷射形成的环形水链可有效减弱集矿过程中扬起的泥沙的扩散。
[0032]步骤202，将螺旋导流板(3)沿着螺旋线镶嵌于吸矿罩(2)内侧，矿浆栗⑷在吸矿罩(2)内形成局部负压，在螺旋导流板(3)的导流作用下形成向上流动的竖轴漩涡，在吸矿罩(2)内形成的龙卷风式涡流，压强由四周向中间，由下向上逐渐变小，锰结核或富钴结壳颗粒在压力差作用下向心集聚并旋升，从而实现集矿。本发明为保证集矿车在高低不平、倾斜的海床矿区上拥有较高的集矿效率，布置有水射流喷嘴(1)的吸矿罩(2)可实现上升下降、各个角度的倾斜，从而保证水射流喷嘴(1)和吸矿罩(2)诱导出的龙卷风式涡流流场与矿物颗粒的相对位置维持稳定，集矿效率获得极大的提高。
[0033]步骤203，承压贮矿箱(5)逆时针转动，囤矿一侧抬高向矿浆栗管道倾斜，增压栗
(8)处管道口关闭后矿浆栗(4)反向启动，箱内压力逐渐减小至压力阀门(7)开启，集矿车箱外部的水通过管道流入承压贮矿箱(5)内进行升压补偿同时携带高密度矿物颗粒通过矿浆栗(4)最终由中继舱输送管道(9)全部输送至中继舱进行分矿等初步处理后集中输送到水面母船上。
[0034]较佳的，于承压贮矿箱(5)内部布置有防止矿物颗粒以及较大粒径泥沙颗粒通过的过滤网(6)和防止箱内压力过大或过小的压力阀门(7)，压力阀门(7)在承压贮矿箱(5)压力过大或者过小时开启，实现管道排水泄压或者抽水升压的功能。抽水升压的情况出现在集矿车完成一次集矿任务返回中继舱后的泻矿过程。通过过滤网(6)的海水以及少量小于水射流喷嘴口径的固态颗粒从承压贮矿箱(5)内流入增压栗(8)，最终通过水射流喷嘴
(1)喷射出去用于对矿物颗粒的提升，实现综合利用矿浆栗抽吸、喷射的能量，为海底集矿节约成本。
[0035]若承压贮矿箱(5)内的压力满足水射流喷嘴(1)喷射速度要求，则增压栗(8)不工作；若承压贮矿箱(5)内的压力小于水射流喷嘴(1)喷射速度要求，增压栗(8)启动保证水射流喷嘴(1)喷射速度适宜。工作过程中如若过滤网出)出现堵塞情况，贯通的承压贮矿箱(5)内压强会逐渐下降直到压力阀门(7)启动，海水通过管道流入保证水射流喷嘴(1)正常工作的同时，位于过滤网￠)内的矿物颗粒游不会从承压贮矿箱(5)内溢出。
[0036]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0037]1、采用低强度大流量水射流技术代替传统工业的高强度水射流，可减少集矿过程中对海床表面的冲刷扰动；水射流喷嘴群喷射形成的环形水链可有效减弱集矿过程中扬起的泥沙的扩散；
[0038]2、螺旋流的形成有益于增加矿物颗粒提升密度和提升效率；为保证集矿车在高低不平、倾斜的海床矿区上拥有较高的集矿效率，本发明布置有水射流喷嘴(1)的吸矿罩(2)可实现上升下降、各个角度的倾斜，从而保证水射流喷嘴(1)和吸矿罩(2)诱导出的龙卷风式涡流流场与矿物颗粒的相对位置维持稳定，集矿效率获得极大的提高；
[0039]3、漩涡的形成将会降底海床表面矿物颗粒临界启动速度的20%以上，从而在同种工况和集矿状态下，本发明需要较小的水射流喷射强度；通过过滤网出)的海水以及少量小于水射流喷嘴口径的固态颗粒从承压贮矿箱(5)内流入增压栗(8)，最终通过水射流喷嘴(1)喷射出去用于对矿物颗粒的提升，实现综合利用矿浆栗抽吸、喷射的能量，为海底集矿节约成本；
[0040]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1.一种海底集矿车，其特征在于:该海底集矿车包括水射流喷嘴(1)、吸矿罩(2)、螺旋导流板(3)、矿浆栗(4)、承压贮矿箱(5)、中继舱输送管道(9)、集矿车箱体(10)，所述水射流喷嘴(1)位于集矿车下部，所述吸矿罩(2)、螺旋导流板(3)、矿浆栗(4)、承压贮矿箱(5)位于所述集矿车箱体(10)内紧密布置，所述水射流喷嘴(1)呈一定纵向和横向的倾斜角度沿吸矿罩(2)底部紧密布置若干组以喷射出最利于矿物提升的螺旋流，所述螺旋导流板(3)沿着螺旋线镶嵌于所述吸矿罩(2)内侧，所述矿浆栗(4)通过矿浆栗管道连至所述吸矿罩(2)，以在吸矿罩(2)内形成局部负压、在螺旋导流板(3)的导流作用下形成向上流动的竖轴漩涡，所述矿浆栗(4)通过所述中继舱输送管道(9)将所集矿物输送至中继舱，所述矿浆栗(4)还连接所述承压贮矿箱(5)。2.如权利要求1所述的一种海底集矿车，其特征在于:所述承压贮矿箱(5)内部布置有防止矿物颗粒以及较大粒径泥沙颗粒通过的过滤网(6)和防止箱内压力过大或过小的压力阀门(7)，所述承压贮矿箱(5)通过一增压栗(8)连至吸矿罩(2)，通过过滤网(6)的海水以及少量小于水射流喷嘴口径的固态颗粒从所述承压贮矿箱(5)内流入增压栗(8)，并最终通过水射流喷嘴(1)喷射出去用于对矿物颗粒的提升。3.如权利要求2所述的一种海底集矿车，其特征在于:所述压力阀门(7)在承压贮矿箱(5)压力过大或者过小时开启，实现管道排水泄压或者抽水升压的功能。4.如权利要求2所述的一种海底集矿车，其特征在于:所述水射流喷嘴(1)呈一定纵向和横向的倾斜角度沿吸矿罩(2)底部紧密圆周对称布置若干组。5.如权利要求2所述的一种海底集矿车，其特征在于:布置有水射流喷嘴(1)的吸矿罩(2)可实现上升下降、各个角度的倾斜。6.一种海底集矿车的集矿方法，包括如下步骤: 步骤一，将水射流喷嘴(1)呈一定纵向和横向的倾斜角度沿吸矿罩(2)底部紧密布置若干组，采用连续射流或脉冲射流的方式将海床上的锰结核或富钴结壳颗粒吹起一定高度； 步骤二，将螺旋导流板(3)沿着螺旋线镶嵌于吸矿罩(2)内侧，矿浆栗(4)在吸矿罩(2)内形成局部负压，在螺旋导流板(3)的导流作用下形成向上流动的竖轴漩涡，在吸矿罩(2)内形成的龙卷风式涡流，压强由四周向中间，由下向上逐渐变小，锰结核或富钴结壳颗粒在压力差作用下向心集聚并旋升，从而实现集矿； 步骤三，承压贮矿箱(5)逆时针转动，囤矿一侧抬高向矿浆栗管道倾斜，增压栗(8)处管道口关闭后矿浆栗(4)反向启动，箱内压力逐渐减小至压力阀门(7)开启，集矿车箱外部的水通过管道流入承压贮矿箱(5)内进行升压补偿同时携带高密度矿物颗粒通过矿浆栗(4)最终由中继舱输送管道(9)全部输送至中继舱。7.如权利要求6所述的一种海底集矿车的集矿方法，其特征在于:于步骤三中，于承压贮矿箱(5)内部布置防止矿物颗粒以及较大粒径泥沙颗粒通过的过滤网￠)，通过过滤网(6)的海水以及少量小于水射流喷嘴口径的固态颗粒从承压贮矿箱(5)内流入增压栗(8)，最终通过水射流喷嘴(1)喷射出去用于对矿物颗粒的提升。8.如权利要求7所述的一种海底集矿车的集矿方法，其特征在于:于步骤三中，若承压贮矿箱(5)内的压力满足水射流喷嘴(1)喷射速度要求，则增压栗(8)不工作；若承压贮矿箱(5)内的压力小于水射流喷嘴(1)喷射速度要求，增压栗(8)启动保证水射流喷嘴(1)喷射速度适宜。9.如权利要求8所述的一种海底集矿车的集矿方法，其特征在于:若过滤网￠)出现堵塞情况，贯通的承压贮矿箱(5)内压强会逐渐下降直到压力阀门(7)启动，海水通过管道流入保证水射流喷嘴(1)正常工作的同时，位于过滤网￠)内的矿物颗粒游不会从承压贮矿箱(5)内溢出。10.如权利要求6所述的一种海底集矿车的集矿方法，其特征在于:于步骤一中，所述水射流喷嘴(1)呈一定纵向和横向的倾斜角度沿吸矿罩(2)底部紧密圆周对称布置若干组。
【专利摘要】本发明公开了一种海底集矿车及其集矿方法，该集矿车包括水射流喷嘴(1)、吸矿罩(2)、螺旋导流板(3)、矿浆泵(4)、承压贮矿箱(5)、中继舱输送管道(9)、集矿车箱体(10)，水射流喷嘴(1)呈一定纵向和横向的倾斜角度沿吸矿罩(2)底部紧密布置若干组，螺旋导流板(3)沿着螺旋线镶嵌于所述吸矿罩(2)内侧，矿浆泵(4)通过矿浆泵管道连至所述吸矿罩(2)，以在吸矿罩(2)内形成局部负压、在螺旋导流板(3)的导流作用下形成向上流动的竖轴漩涡，所述矿浆泵(4)通过所述中继舱输送管道(9)将所集矿物输送至中继舱，所述矿浆泵(4)还连接所述承压贮矿箱(5)，本发明具有环保、高效、节能、可靠的优点。
【IPC分类】E21C50/00, B63C11/52
【公开号】CN105350968
【申请号】CN201510882304
【发明人】肖龙飞, 杨建民, 赵国成, 彭涛, 吕海宁
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月3日